酒精计示值误差的不确定度分析
衡水市质量技术监督检验所 何奎祥
1 测量过程简述
1.1测量依据：JJG42-2001
1.2环境条件：标准温度20℃；
1.3测量标准：
1.3.1一等标准酒精计
1.4测量对象：工作酒精计
1.5测量方法： 酒精计采用直接比较法进行检定/校准。即用工作酒精计与标准酒精计同时测量同一液体的密度，工作酒精计测量结果与标准酒精计测量结果比较，求出工作酒精计的准确度。
2.测量模型
酒精计误差：
Δρ=ρ-ρn
式中：Δρ—被检酒精计示值误差 ρ — 被检酒精计示值
ρn — 标准酒精计示值
3.灵敏系数
对式中各影响量求偏导：1c =ρ??? =1 2c =n ρρ???=-1 4.各输入量的标准不确定度的评定：
4.1 输入量的标准不确定度
由测量方法和数学模型可知，在工作酒精计检定中，影响酒精度测量不确定度的因素有：
⑴ 测量方法的不确定度；
⑵ 计量标准器的不确定度；
⑶ 环境温度、气压的影响；
2 ⑷ 人员读数的影响；
⑸ 被检定浮计的倾斜等影响的变动性。
由于采用直接测量法进行检定/校准，测量方法的不确定度可以不予考虑。在规程规定的环境条件下进行检定，环境条件的影响、人员操作、读数和被检浮计的变动性影响体现在测量重复性中。因此，工作酒精计准确度检定/校准结果的测量不确定度主要来源是计量标准器量值的不确定度和检定重复测量的不确定度两项。
4.2 计量标准器量值标准不确定度u (ρn )
二等标准酒精计最小分度值为0.1%，从规程得知其扩展不确定度为0.04%，k =2，则有：u (ρn )=0.04%/2=0.02%
4.3酒精计测量的标准不确定度分量u (ρ)
（1）由测量重复性引起的不确定度u (1)的评定：酒精计测量酒精度值的标准不确定度由测量重复性计算，应该按实际的检定/校准结果评定。本文采用检定规程规定的重复性限进行评定。规程规定重复测量2次的极差r 为0.2分度。则测量结果平均值的标准不确定度为： u (ρ1)=r /2=0.03%
在实际情况下工作酒精计，在重复条件下连续测量2次，以该2次测量的算术平均值为测量结果，则可以得到u (ρ1)=0.03%/2=0.02%
（2）被检酒精计温度变化引入的标准不确定度分量u (ρ2)的评定 温度变化的最大误差为±2℃，查资料标准不确定度u (ρ2)=0.005%
（3）被检酒精计读数误差引入的标准不确定度分量u (ρ3)的评定 被检酒精计最小分度值为1.0%，则半宽度为1.0%/2=0.5%，按均匀分布，则u (ρ3)=0.5%/3=0.29%
（4）被检酒精计示值误差的不确定度u (ρ)的计算
u (ρ)=)()()(322212ρρρu u u ++=291.0%29.0%005.0%02.0222=++% 5 合成相对标准不确定度和扩展不确定度
)()()(2n 2ρρρu u u c +=?=22%291.0%02.0+=0.31%
酒精计检定/校准是等精度直接测量，其测量结果接近正态分布，测量结果的扩展不确定度用 U 表示，不计算自由度而直接选择包含因子 k = 2 ，它大体上对应于95 %的置信概率。
U =)(ρ?c u ×2 =0.31×2=0.62%
测量不确定度评定报告1、评定目的识别实验室定量项目检测结果不确定度的来源，明确评定方法，给临床检测结果提供不确定度依据。 、评定依据2CNAS-GL05《测量不确定度要求的实施指南》 JJF 1059-1999《测量不确定度评定和表示》 CNAS— CL01《检测和校准实验室能力认可准则》 、测量不确定度评定流程3 测量不确定度评定总流程见图一。
概述 建立数学模型，确定被测量Y与输入量 测量不确定度来源 标准不确定度分量评 B类评定评类A 计算合成标准不确定 评定扩展不确定 编制不确定度报告 图一测量不确定度评定总流程 测量不确定度评定方法、4建立数学模型 4.1.1 数学模型根据检验工作原理和程序建立，即确定被测量Y（输出量）与影响量（输入量）X，X，…，X间的函数关系f来确定，即：N21 Y=f（X，X，…，X）N12建立数学模型时应说明数学模型中各个量的含义和计量单位。必须注意, 数学模型中不能进入带有正负号(±)的项。另外，数学模型不是唯一的，若采用不同测量方法和不同测量程序，就可能有不同的数学模型。 4.1.2计算灵敏系数 偏导数Y/x=c称为灵敏系数。有时灵敏系数c可由实验测定，iii即通过变化第i个输入量x，而保持其余输入量不变，从而测定Y的变化i量。
不确定度来源分析 测量过程中引起不确定度来源，可能来自于： a、对被测量的定义不完整； b、复现被测量定义的方法不理想； c、取样的代表性不够，即被测量的样本不能完全代表所定义的被测量； d、对测量过程受环境影响的认识不周全或对环境条件的测量和控制不完善； e、对模拟式仪器的读数存在人为偏差（偏移）； 、测量仪器的计量性能（如灵敏度、鉴别力阈、分辨力、死区及稳定性f 等）的局限性； 、赋予计量标准的值或标准物质的值不准确；g 、引入的数据和其它参量的不确定度；h 、与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性；i 、在表面上完全相同的条件下被测量在重复观测中的变化。j 标准不确定度分量评定 对观测列进行统计分析所作的评估--4.3.1 A 类评定 ， x进行n次独立的等精度测量，得到的测量结果为：a对输入量XI 1为xx，…x。算术平均值n2 n1 ∑xx = in n i=1 由贝塞尔公式计算：s(x单次测量的实验标准差)i 1 n ∑ i—i 2 ( xx )S(x)= n-1 i=1
100g 砝码校准结果的测量不确定度评定 1 概述 1.1 测量依据：JJG99-2006《砝码检定规程》. 1.2 环境条件：温度（18～26）℃，温度波动不大于0.5℃/h ，相对湿度不大于75%。 1.3 测量标准：F 1级标准砝码。测量范围：100g ，由于JJG99-2006《砝码检定规程》中给出其扩展不确定度不大于0.167mg ，包含因子k =2。 1.4 被测对象： F 2级砝码组，量程100g 。 1.5 测量过程：采用单次替代称量法，将F 2级被测砝码在天平上一对一与F 1级标准砝码显示值直接对比法，得出被测砝码的误差值。 2 模型 △m=m －m s 式中：△m —机械天平示值误差 m —电光天平示值 m s —标准砝码值 3 灵敏系数 灵敏系数 C 1=э△m/эm=1 C 2=э△m s /эm s =-1 4输入量的标准不确定度评定 4.1 输入量m s 的标准不确定度u (m s )的评定: 输入量m s 的标准不确定度u (m s )采用B 类方法进行评定。 根据JJG99-2006《砝码检定规程》中所给出F 1等级标准砝码100g 的扩展不确定度不大于0.167mg ，包含因子k =2。 标准不确定度u (m s )=0.167mg/2=0.084mg 估计 △u (m s )/u (m s )为0.10，则自由度v ms =50。 4.2 输入量m 的标准不确定度u (m)的评定 u (m )由3个标准分量构成： a) 天平测量重复性导致的不确定度分量u (m 1)； b) 天平刻度值估读误差不确定度分量u (m 2)； c) 测量天平分度值添加标准小砝码引起的不确定度分量u (m 3)； 4.2.1天平测量重复性标准不确定度分量u (m 1)的评定： 用同一砝码，通过天平TG328A 连续测量得到测量列，采用A 类方法进行评定。在重复性条件下连续测量10次，得到测量值为：100.00009g ，100.00008g ，100.00008g ，100.00007g ，100.00008g ，100.00006g ，100.00008g ，100.00009g ，100.00009g ，100.00007g ， m = n 1 ∑=n i i m 1 =100.00008(g) 单次实验标准差：S=1) (12-∑-=n m m n i i =0.01mg 自由度：v m1==10-1=9 4.2.2天平刻度值估读误差不确定度分量u (m 2)的评定： TG328A 天平的最小分度值为0.1mg ，示值估读到最小分度值的1/5，所引起的误差区间半宽为0.02/2=0.01mg ，为均匀分布，包含因子k=√3，其标准不确定度为u (m 2)=0.01/√3 =0.008mg, 自由度：v m2=50 4.2.3测量天平分度值添加标准小砝码引起的不确定度分量u (m 3) 的评定：
测量不确定度评定报告 1、评定目的 识别实验室定量项目检测结果不确定度的来源，明确评定方法，给临床检测结果提供不确定度依据。 2、评定依据 CNAS-GL05《测量不确定度要求的实施指南》 JJF 1059-1999《测量不确定度评定和表示》 CNAS— CL01《检测和校准实验室能力认可准则》 3 、测量不确定度评定流程 测量不确定度评定总流程见图一。 图一测量不确定度评定总流程 4、测量不确定度评定方法 4.1建立数学模型 4.1.1 数学模型根据检验工作原理和程序建立，即确定被测量Y（输出量）与影
响量（输入量）X 1，X 2 ，…，X N 间的函数关系f来确定，即： Y=f（X 1，X 2 ，…，X N ） 建立数学模型时应说明数学模型中各个量的含义和计量单位。必须注意, 数学模型中不能进入带有正负号(±)的项。另外，数学模型不是唯一的，若采用不同测量方法和不同测量程序，就可能有不同的数学模型。 4.1.2计算灵敏系数 偏导数Y/x i =c i 称为灵敏系数。有时灵敏系数c i 可由实验测定，即通 过变化第i个输入量x i ，而保持其余输入量不变，从而测定Y的变化量。 4.2不确定度来源分析 测量过程中引起不确定度来源，可能来自于： a、对被测量的定义不完整； b、复现被测量定义的方法不理想； c、取样的代表性不够，即被测量的样本不能完全代表所定义的被测量； d、对测量过程受环境影响的认识不周全或对环境条件的测量和控制不完善； e、对模拟式仪器的读数存在人为偏差（偏移）； f、测量仪器的计量性能（如灵敏度、鉴别力阈、分辨力、死区及稳定性等）的 局限性； g、赋予计量标准的值或标准物质的值不准确； h、引入的数据和其它参量的不确定度； i、与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性； j、在表面上完全相同的条件下被测量在重复观测中的变化。 4.3标准不确定度分量评定 4.3.1 A 类评定--对观测列进行统计分析所作的评估 a对输入量X I 进行n次独立的等精度测量，得到的测量结果为： x 1，x 2 ， (x) n 。 算术平均值x为 1 n x n= ∑x i n i=1 单次测量的实验标准差s(x i )由贝塞尔公式计算： 1 n S(x i )= ∑ ( x i — x )2 n-1 i=1
测量不确定度评定U,p,k,u代表什么？ 当测量不确定度用标准偏差σ表示时，称为标准不确定度，统一规定用小写拉丁字母“u”表示，这是测量不确定度的第一种表示方式。但由于标准偏差所对应的置信水准(也称为置信概率)通常还不够高，在正态分布情况下仅为68.27%，因此还规定测量不确定度也可以用第二种方式来表示，即可以用标准偏差的倍数kσ来表示。这种不确定度称为扩展不确定度，统一规定用大写拉丁字母U表示。于是可得标准不确定度和扩展不确定度之间的关系: U=kσ=ku 式中k为包含因子。 扩展不确定度U表示具有较大置信水准区间的半宽度。包含因子有时也写成kp的形式，它与合成标准不确定度uc(y)相乘后，得到对应于置信水准为p的扩展不确定度Up=kpuc(y)。 在不确定度评定中，有关各种不确定度的符号均是统一规定的，为避免他人的误解，一般不要自行随便更改。 在实际使用中，往往希望知道测量结果的置信区间，因此还规定测量不确定度也可以用第三种表示方式，即说明了置信水准的区间的半宽度a来表示。实际上它也是一种扩展不确定度，当规定的置信水准为p时，扩展不确定度可以用符号Up表示。 测量不确定度评定步骤？ 评定与表示测量不确定度的步骤可归纳为 1）分析测量不确定度的来源，列出对测量结果影响显著的不确定度分量。 2）评定标注不确定度分量，并给出其数值ui和自由度vi。 3）分析所有不确定度分量的相关性，确定各相关系数ρij。 4）求测量结果的合成标准不确定度，则将合成标准不确定度uc及自由度v . 5）若需要给出展伸不确定度，则将合成标准不确定度uc乘以包含因子k，得展伸不确定度 U=kuc。 6）给出不确定度的最后报告，以规定的方式报告被测量的估计值y及合成标准不确定度uc 或展伸不确定度U，并说明获得它们的细节。 根据以上测量不确定度计算步骤，下面通过实例说明不确定度评定方法的应用。 我们单位的不确定度都是我写，其实计算不确定度，并写出报告，整体来说也就分几个步骤， 一、概述 二、数学模型 三、输入量的标准不确定度评定 这里面就包括数学模型里所有影响结果的参量，找出所有影响因素，计算各个影响量的标准不确定度，其中又分为A类评定和B类评定 这个按B类评定进行计算，影响万用表的因素也很多，比如万用表的仪器设备检定证书中如果有不确定度，可以直接用，如果没有，就看给出的允许误是多少，用这个数字除以根号3，得出误差的标准不确定度。还有要考虑温湿度的影响，以及人为读数误差（不知道你们那个万用表是不是人工读数），基本上万用表就考虑这些因素差不多了，你就是一个万用表的读书不确定度，一般按正态分布，K取根号3，一般会把标准不确定度先转换成相对标准不确定度，这样都变成无量纲的，方便后边合成。 四、计算合成不确定度 五、计算扩展不确定度 六、最后的不确定度表示 一般试验室能力验证，查的就是不确定度报告，按这个格式就可以
测量不确定度的评定方法 鉴于测量不确定度在检测，校准和合格评定中的重要性和影响，考虑到试验机行业应用测量不确定度时间不长,现就有关测量不确定度概念、测量不确定度的评定和表示方法，谈谈学习体会。奉献给同行业人员。由于本人学识浅薄，力不从心，有不妥或错误处，期望批评指正。 （一）测量不确定度的概念 《测量不确定度表示指南》(GUM)，即国际指南，给出的测量不确定度的定义是：与测量结果相关联的一个参数，用以表征合理地赋予被测量之值的分散性。 其中，测量结果实际上指的是被测量的最佳估计值。被测量之值，则是指被测量的真值，是为回避真值而采取的。我国计量技术规范JJF1059—1999《测量不确定度评定与表示》中，亦推荐这一用法(见该规范2.3注4)。 须知，真值对测量是一个理想的概念，如何去估计它的分散性？实际上，国际指南(GUM)所评定的并非被测量真值的分散性，也不是其约定真值的分散性，而是被测量最佳估计值的分散性。 关于测量不确定度的定义，过去曾用过： ① 由测量结果给出的被测量估计的可能误差的度量； ② 表征被测量的真值所处范围的评定。 第①种提法，概念清楚，只是其中有“误差”一词，后来才改为第②种提法。现行定义与第②种提法一致，只是用被测量之值取代了真值，评定方法相同、表达式也一样，并不矛盾。 至于参数，可以是标准差或其倍数，也可以是给定置信概率的置信区间的半宽度。用标准差表示测量不确定度称为测量标准不确定度。在实际应用中如不加以说明，一般皆称测量标准不确定度为测量不确定度，甚至简称不确定度。 用标准差值表示的测量不确定度，一般包括若干分量。其中，一些分量系用测量列结果的统计分布评定，并用标准差表示：而另外一些分量则是基于经验或其他信息而判定的(主观的或先验的)概率分布评定，也以标准差值表示。可见，后者有主观鉴别的成分，这也是在定义中使用“合理地赋予”的主要原因。 为了和传统的测量误差相区别，测量不确定度用u(不确定度英文uncertainty的字头)来表示，而不用s。 应当指出，用来表示测量不确定度的标准差，除随机效应的影响外，还包括已识别的系统效应不完善的影响，如标准值不准、修正量不完善等。 显然，测量结果中的不确定度，并未包括未识别的系统效应的影响。尽管未识别的系统效应会使测得值产生某种系统偏差。 所以，可以概括地说，测量不确定度是由于随机效应和已识别得系统效应不完善的影响，而对被测量的测得值不能确定(或可疑)的程度。(注：这里的测得值，系指对已识别的系统效应修正后的最佳估计值)。 （二）不确定度的来源 在国际指南(GUM)中，将测量不确定度的来源归纳为10个方面： ① 对被测量的定义不完善； ② 实现被测量的定义的方法不理想； ③ 抽样的代表性不够，即被测量的样本不能代表所定义的被测量； ④ 对测量过程受环境影响的认识不周全，或对环境条件的测量与控制不完善； ⑤ 对模拟仪器的读数存在人为偏移； ⑥ 测量仪器的分辨力或鉴别力不够； ⑦ 赋予计量标准的值或标准物质的值不准； ⑧ 引用于数据计算的常量和其他参量不准； ⑨ 测量方法和测量程序的近似性和假定性； ⑩ 在表面上看来完全相同的条件下，被测量重复观测值的变化。 上述的来源，基本上概括了实践中所能遇到的情况。其中，第①项如再加上理论认识不足，即对被测量的理论认识不足或定义不完善似更充分些；第⑩项实际上是未预料因素的影响，或简称之为“其他”。 可见，测量不确定度一般来源于随机性和模糊性。前者归因于条件不充分，而后者则归因于事物本
测量不确定度的评定方法 1适用范围 本方法适用于对产品或参数进行检测时，所得检测结果的测量不 确定度的评 定与表示。 2编制依据 JJF 1059 —1999测量不确定度评定与表示 3评定步骤 3.1概述：对受检测的产品或参数、检测原理及方法、检测用仪器 设备、检测时的环境条件、本测量不确定度评定报告的使用作一简要的描述； 3.2建立用于评定的数学模型； 3.3根据所建立的数学模型，确定各不确定度分量（即数学模型中 的各输入量）的来源； 3.4分析、计算各输入量的标准不确定度及其自由度； 3.5计算合成不确定度及其有效自由度； 3.6计算扩展不确定度； 3.7给出测量不确定度评定报告。 4评定方法 4.1数学模型的建立 数学模型是指被测量（被检测参数）Y 与各输入量 X i之间的函数
关系，若被测量 Y 的测量结果为 y，输入量的估计值为x i，则数学模型为 y f x1 , x2 ,......, x n。 数学模型中应包括对测量结果及其不确定度由影响的所有输入 量，输入量一般有以下二种： ⑴ 当前直接测定的值。它们的值可得自单一观测、重复观测、 依据经验信息的估计，并包含测量仪器读数修正值，以及对周围温度、大气压、湿度等影响的修正值。 ⑵ 外部来源引入的量。如已校准的测量标准、有证标准物质、 由手册所得的参考数据。 4.2测量不确定度来源的确定 根据数学模型，列出对被测量有明显影响的测量不确定度来源，并要做到不遗漏、不重复。如果所给出的测量结果是经过修正后的结果，注意应考虑由修正值所引入的标准不确定度分量。如果某一标准不确定度分量对合成不确定度的贡献较小，则其分量可以忽略不计。 测量中可能导致不确定度的来源一般有： ⑴被测量的定义不完整； ⑵复现被测量的测量方法不理想； ⑶取样的代表性不够，即被测样本不能代表所定义的被测量； ⑷对测量过程受环境影响的认识不恰如其分或对环境的测量 与控制不完善； ⑸对模拟式仪器的读数存在人为偏移；
此文档下载后即可编辑 测量不确定度评定报告 1、评定目的 识别实验室定量项目检测结果不确定度的来源，明确评定方法，给临床检测结果提供不确定度依据。 2、评定依据 CNAS-GL05《测量不确定度要求的实施指南》 JJF 1059-1999《测量不确定度评定和表示》 CNAS— CL01《检测和校准实验室能力认可准则》 3 、测量不确定度评定流程 测量不确定度评定总流程见图一。
图一 测量不确定度评定总流程 4、测量不确定度评定方法 4.1建立数学模型 4.1.1 数学模型根据检验工作原理和程序建立，即确定被测量Y （输出量）与影响量（输入量）X 1，X 2，…，X N 间的函数关系f 来确定，即： Y=f （X 1，X 2，…，X N ） 建立数学模型时应说明数学模型中各个量的含义和计量单位。必须注意, 数学模型中不能进入带有正负号(±)的项。另外，数学模型不是唯一的，若采用不同测量方法和不同测量程序，就可能有不同的数学模型。 4.1.2计算灵敏系数 偏导数Y/x i =c i 称为灵敏系数。有时灵敏系数c i 可由 实验测定，即通过变化第i 个输入量x i ，而保持其余输入量不变，从而测定Y 的变化量。
4.2不确定度来源分析 测量过程中引起不确定度来源，可能来自于： a 、对被测量的定义不完整； b 、复现被测量定义的方法不理想； c 、取样的代表性不够，即被测量的样本不能完全代表所定义的被测量； d 、对测量过程受环境影响的认识不周全或对环境条件的测量和控制不完善； e 、对模拟式仪器的读数存在人为偏差（偏移）； f 、测量仪器的计量性能（如灵敏度、鉴别力阈、分辨力、死区 及稳定性等）的局限性； g 、赋予计量标准的值或标准物质的值不准确； h 、引入的数据和其它参量的不确定度； i 、与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性； j 、在表面上完全相同的条件下被测量在重复观测中的变化。 4.3标准不确定度分量评定 4.3.1 A 类评定--对观测列进行统计分析所作的评估 a 对输入量XI 进行n 次独立的等精度测量，得到的测量结果为： x 1，x 2，…x n 。算术平均值x 为 1 n x n = ∑x i
测量不确定度与《测量不确定度表示指南》 摘要:CIPM、BIPM、ISO等国际组织提出了统一的测量准确度的评定方法,制定了“测量不确定度表示指南”等技术规范。测量不确定度的提出对于计量学、经典真值误差概念、误差理论研究和应用、测量结果评定与表示等都具有划时代的意义。本文对“测量不确定度表示指南”进行综述,介绍测量不确定度的提出和发展过程、计量学指南联合委员会(JCGM)关于测量不确定度的工作情况,以及在JCGM/WG1 工作会议上我国提出的关于GUM建议修改意见。 关键词:测量不确定度;测量误差;GUM;JCGM/WG1 1。引言 测量是人们认识自然界量值关系的重要手段,是人类有意识的实践活动。当人们用测量来认识客观存在的量值时,该量值就是被测量,其定义值就是被测量真值。被测量真值是一种客观存在,其关键是被测量真值的定义。通过测量确定的被测量的估计值被称为测量结果。测量结果是人们对客观存在的被测量真值通过测量得到的主观认识。受到需要和客观可能的限制,测量结果与被测量真值间存在差异,即 测量误差。测量误差表征测量结果作为被测量真值估计值的可靠程度,被称为测量准确度,测量准确度评估事实上就是对测量误差进行评估。完整的测量结果的信息中,应该包括测量准确度评估结果,用以判断测量结果的可靠程度[1]。 有测量史以来,测量准确度评估始终处于计 量技术的核心位置。测量不确定度表征被测量真值在某个量值范围的
估计。测量误差虽然不可能准确知道,但常常可以由各种依据估计测量误差可能变动的区间,可以估计测量误差的绝对值上界,这个被估计的变动区间或上界值称为测量不确定度,它是测量结果及其表征测量误差大小的统计特征估计值[2,3]。 测量不确定度的提出引发了经典真值误差概念、误差理论研究和应用、测量结果评定与表示的重大变革。本文拟对“测量不确定度表示指南”进行综述,介绍测量不确定度的提出和发展过程、计量学指南联合委员会(JCGM)第一工作组(WG1)的工作情况,以及我国在JCGM/WG1工作会议上提出的GUM建议修改意见。 2。测量不确定度与测量误差 测量不确定度和测量误差是误差理论中两个重要概念[4],它们都是评价测量结果质量高低的重要指标,都可作为测量结果的精度评定参数。但它们之间又有明显的区别。 从定义上讲,测量误差是测量结果与真值之差,它以真值或约定真值为中心,而测量不确定度是以被测量的估计值为中心。因此测量误差是一个理想的概念,一般不能准确知道,难以定量;而测量不确定度是反映人们对被测量真值在某个量值范围的估计,可以定量评定。 测量误差按其特征和性质分为系统误差、随机误差和粗大误差,并可采取不同措施来减小或消除各类误差对测量的影响。由于各类误差之间并不存在绝对界限,故在分类判别和误差计算时不易准确掌握。测量不确定度不对测量误差进行分类,而是按评定方法分为A类评定和B类评定[5,6],两类评定方法不分优劣,按实际情况的可能性加
测量不确定度分析方法 不确定度是表征测量值的分散性并与测量结果相联系的一 个参数，由分析与评定得到。一切测量结果都不可笔尖地存在不确定度，测量结果（数据、报告等）也越来越多采用不确定度来表达其质量和可靠程度。不确定度越小，测量水平越高，测量结果的使用价值越高，反之亦然。为统一对测量结果不确定度的评定与表达方法，国际标准化组织（ISO）等七个国际组织于1993年联合发布了《测量不确定度表示指南》。我国《测量不确定度评定与表示》等同采用此《指南》。 一、测量不确定度的意义 1．基本概念：测量不确定度是表征合理赋予被测量之值的分散性、与测量结果相联系的参数。在测量结果的完整表述中，应包括测量不确定度。 不确定度可以是标准差或其倍数，或是说明了置信水准的区间的半宽。以标准差表示的不确定度称为标准不确定度，以u表示。以标准差的倍数表示的不确定度称为扩展不确定度，以U表示。扩展不确定度表明了具有较大置信概率的区间的半宽度。 2．测量结果的重复性 测量结果的重复性是指在相同测量条件下，对同一被测量进
行连续多次测量所得到结果之间的一致性。这里的相同 测量条件包括：相同的测量程序、相同的观测者、使用相同的测量仪器、相同地点、在短时间内进行重复测量。这些条件也称为“重复性条件”。 测量重复性可以用重复观测结果的实验标准差定量地给出。3．测量结果的复现性 测量结果的复现性是指在改变了的测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致性。这里变化了的测量条件包括：测量原理、测量方法、观测者、测量仪器、参考测量标准、地点、时间、使用条件。这些条件可以改变其中一项、多项或者全部，它们会影响复现性的数值。因此，在复现性的有效表述中，应说明变化的条件。复现性可以用复现性条件下，重复观测结果的实验标准差定量地给出。这里，测量结果通常理解为已修正结果。复现性又称为“再现性” 二、测量误差与测量不确定度的主要区别 测量误差为测量结果减去被测量的真值，是客观存在的一个确定的值，但由于真值往往不知道，故误差无法准确得到。测量不确定度是说明测量分散性的参数，由分析和评定得到，因而与分析者的认识程度有关。误差与不确定度是两个不同的概念，不应混淆或误用。测量结果可能非常接近真值，但由于认识不足，评定得到的不确定度可能较大。也可能测量误差实际上较大，但由于分析估计不足，给出的不确
低温测量不确定度评定报告 报告编号：201403 1. 测量方法 1.1）按图1所示的线路连接样品； 试验供电电源：220V ±5%～, 50Hz ±1%，电路导线横截面积：1.0mm2。 1.2) 样品放置在试验箱外，将样品感温探头放入试验箱中，进入试验箱的毛细管长度应大于150mm ； 1.3）接通电路，开启试验箱，从常温开始降温，观察指示灯状态，至指示灯熄灭，记录试验起始和结束时间、试验起始温度和指示灯熄灭瞬间样品的动作温度。 2. 数学模型 n x t t = 式中，x t 为样品在低温箱中的实际温度，n t 为低温箱温度显示仪表的相应读数。 3. 不确定度来源 3.1 通过分析识别出影响结果的因素有测量重复性，人员的读数，温度试验箱的偏差，温度试验箱 内的时间波动度与空间均匀性，降温速率，环境温度湿度的影响，电源电压的波动，读数的时延等等。 3.2 不确定度分量的分析评估 温度试验箱的特性对本次测量结果有较大的影响，如箱体的精度，偏差，波动度，均匀性等。 温度箱内的温度在持续变化，可能造成温度箱内的温度与实际动作温度不完全一致，因此需考虑降温速率所引入的不确定度。 图1
由于在温度箱内进行试验，因此，环境温湿度对结果的影响也较小，基本忽略。 电源电压的波动通过稳压源控制电压参数的可变性，从而使得影响程度最小化。 读数的时延，我们通过选择熟练的操作人员的操作而减小其影响。人员的读数影响较小，可忽略。 综上所述，不确定度分量如下： A 类评定：1. 重复性条件下重复测量引入的标准不确定度分量1u . B 类评定：2. 低温箱的校准（温度偏差）引入的标准不确定度分量2u 3. 低温箱的最大偏差引入的标准不确定度分量 3u 4. 温度变化速率（温度波动度）引入的标准不确定度分量4u 5. 温度均匀度引入的标准不确定度分量 5u 4. 不确定度分量评定 4.1 1u 的计算 （测量重复性） 将样品在重复性条件下重复测量4次指示灯熄灭时的瞬间温度，测的数据列表如下： () () C 4349.01u 10 1 2 1?=--= ∑=n t t i i 4.2 2u 的计算 （温湿度箱的校准） 由校准证书给出扩展不确定度为0.3 °C ，K=2，则标准不确定度为： 15.023 .02== u 4.3 3u 的计算 (温湿度箱的最大偏差) 校准证书显示温度箱在-30°C ～70°C 的最大偏差为0.45°C ，服从均匀分布，3=k ，则 2598 .03 45.03== u 4.4 4u 的计算 (温度变化速率，即温度波动度) 温度箱的降温速率为1K/min ，在到达温控器响应的温度时，温度箱内的温度在持续变化，可能造成温度箱内的温度与实际动作温度不完全一致。由校准证书给出温度箱的波动度为±0.23°C ， ° C °C
测量不确定度要求的实施指南 1 概述 1993年由国际计量局(BIPM)、国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、国际法制计量组织(OIML)、国际理论与应用化学联合会(IUPAC)、国际理论与应用物理联合会(IUPAP)、国际临床化学联合会(IFCC) 7个国际组织联合发布《测量不确定度表示指南》(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement）简称GUM。为了保持与国际化发展和要求的同步，我国1999发布并实施JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》。中国合格评定国家认可委员会在对检测实验室的认可中，对测量不确定度的评定提出了要求:对于检测实验室要求制定与检测工作特点相适应的测量不确定度的评定程序，并将其应用于不同类型的检测工作；当不确定度与检测结果的有效性或应用有关，当用户有要求，当影响对规范限度的符合性，当测试方法有规定和认可委员会有要求时，检测报告应该提供测量结果的不确定度。这对实验室的检测工作程序，对检测技术的质量控制和实验室规范性管理提出了更高的要求。 1.1、测量不确定度（uncertainty of a measurement） 表征合理地赋予测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。 (1) “合理”——是指在统计控制状态下的测量才能称之为合理的。所谓统计控制状态就是一种随机状态，即处于重复性条件下或重现性条件下的测量状态。 (2) “分散性”——指测量结果的分散性，即为一个量值区间，测量结果可以是假定概率分布的估算。 (3) “相联系”——更确切的翻译应为“与.....一起”。因此，不确定度是和测量结果一起，用来表明在给定条件下对被测量进行测量时，测量结果所可能出现的区间。测量不确定度是真值所处范围的评定参数。 测量结果的完整表达 一般来讲，可用y’=y±U表示，y是测量结果，U是扩展不确定度，测量结果的完整表达y’，可用图0表示。 ----此参数可以是诸如标准差或其倍数，或说明了臵信水准的区间的半宽度。 ----测量不确定度由多个分量组成。其中一些分量可用测量列结果的统计分布估算，并用实验标准差表征。另一些分量则可用基于经验或其他信息的假定概率分布估算，也可用标准差表征。 ----不确定度是对测量结果而言，用于表达这个结果的分散程度，是一个定量概念，可用数字来描述。不确定度越小，测量的水平越高，质量越高，其实用价值也越高；反之亦然。
砝码折算质量的测量结果不确定度评定 1、概述 1.1测量依据：JJG99―2006《砝码检定规程》. 1.2环境条件:温度（20±1）℃，相对湿度不大于70%. 1.3测量标准:E 2等极标准砝码，标称质量50g ；电子天平：（0~220）g ，分度值：0.1mg 1.4被测对象:F 1等级砝码,标称质量50g 。 1.5测量过程:采用比较法.使用本装置直接一对一传递相同标称值的F 1等级砝码,可得到标 准砝码和被测砝码质检的差值，将其差值加上E 2等级标准砝码的折算质量值作为被测F 1等级砝码的折算质量值，采用ABBA 的测量方式。 2、数学模型 ba w b cr ct m m m m m δδδ+++= 式中: cr m -----标准砝码A 的折算质量; ct m -----被检砝码B 的折算质量; b m δ -----空气浮力对测量结果的影响； w m δ-----测量过程对测量结果的影响； ba m δ_______天平对测量结果的影响； 3、合成方差和灵敏系数 2242332222212)()(ba w b c c c u c u c u c m u c m u +++= 式中：11=??=cr ct m m c ，12=??=b ct m m c ，13=??=w ct m m c ，14=??=ba ct m m c 4、输入量的标准不确定度评定 4.1 标准砝码引入的标准不确定度分量()cr m u 标准砝码引入的标准不确定度分量()cr m u 应当由检定证书中扩展不确定度U 和包含因子k 并结合标准砝码质量的不稳定性引入的不确定度得到。 4.1.1标准砝码不确定度引入的标准不确定度分量()cr m u 1。 根据JG99-2006《砝码检定规程》，E2等级标准砝码的最大允许误差为0.10mg ，其折算质量的扩展不确定度不大于最大允许误差MPE 绝对值的1/3，包含因子k ＝2，则 ()cr m u 1=3 2?MPE =0.0.0083mg 4.1.2标准砝码质量的不稳定性引入的标准不确定度分量()cr m u 2 根据JG99-2006《砝码检定规程》，标准砝码相邻两个周期的检定结果之差不得超过该砝码
盲样测量不确定度评定报告 1、概述 1.1 测量依据 JJG119－2005《实验室(酸度)计检定规程》 1.2 环境条件: 温度(23±3)℃;相对湿度≤85％ＲＨ 1.3 测量标准: pH 标准缓冲溶液,中国计量测试技术研究院提供;酸度计:型号:pHS-3E ; 编号:600709040019;制造厂:上海精密科学仪器有限公司;量程:(0.00～14.00)pH;分辨率:0.01pH;电极编号:05598709J 1.4 被测对象:盲样(新疆维吾尔自治区计量测试研究院提供) 1.5 测量过程: 选用JJG119－2005《实验室(酸度)计检定规程》附录A 表1中规定的一种(或多种)标准溶液,在规定温度的重复性条件下,对pHS-3E 型酸度计进行校准后,测量盲样溶液,重复校准和测量操作6次,6次测量结果的平均值即为盲样的pH 值。 2、数学模型 y=x 3、输入量引入的标准不确定度 3.1测量重复性引入的标准不确定度分量u 1 按照贝塞尔公式计算单次测量的实验标准差： () 1 1 2 --= ∑=n pH pH s n i i (n=6) 平均值的实验标准差： u 1= 6
盲样检测 3.2酸度计引入的不确定度分量u2 用性能已知的pH(酸度)计，对未知pH值的盲样（酸度计溶液标准物质）进行测量。 选用JJG119－2005《实验室(酸度)计检定规程》参照酸度计使用说明书中校准点对传递的酸度计进行校准，用校准过的酸度计对盲样（酸度计溶液标准物质）进行测定6次，得出测量重复性引入的标准不确定度分量u 1 。结合酸度 计引入的不确定度分量u 2和盲样引入的标准不确定度分量u 3 得到合成标准不确 定度，扩展不确定度。
F 2等级克组、毫克组砝码折算质量的测量结果不确定度分析计算报告 1. 概述 1.1 测量依据：JJG99-2006《砝码检定规程》；JJG1036-2008《电子天平检定规程》；JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》。 1.2 环境条件：温度21.5℃，相对湿度54%。 1.3 测量标准：F 1等级标准砝码。测量范围1mg ～500g ，由JJG99-2006《砝码检定规程》给出其扩展不确定度极限值（0.006~0.8）mg （k =2）。 1.4 被测对象：F 2等级砝码。测量范围1mg ～500g ，由JJG99-2006《砝码检定规程》给出其扩展不确定度极限值（0.02~ 2.4）mg （k =2）。 1.5 该F 1等级标准砝码使用了修正値，并有超过五个检定周期的证书(6个周期的证书)。 1.6量传过程中，空气密度采用了平均值，砝码材料密度及其不确定度采用规程中给出的数值。 1.7使用天平：型号AE240；分度值为0.01mg/0.1mg ；最大载荷为40g/200g 。 2. 测量方法 采用单次替代称量法、ABA 循环方式，由一人测一次。测量时，先把标准砝码m A 放在天平秤盘中心，读取标准砝码的平衡位置I A1，然后把标准砝码取下，放上被测砝码m B 于秤盘中心，读取被测砝码的平衡位置I B ，再将标准砝码m A 放在天平秤盘中心，读取标准砝码的平衡位置I A2，最后加上测分度值的标准小砝码m S ，读取数值I A2+ms 。根据规程提供的公式算出被测砝码的折算质量。 3. 数学模型 m mc mc r t ?+= 式中：t m c ——被测砝码的折算质量； r mc ——标准砝码的折算质量； m ?——被测砝码和标准砝码的平均质量值。 4. 不确定度分量 4.1上等级标准砝码的不确定度分量 以测量g 组砝码20g 为例。 F 1等级20g 标准砝码的扩展不确定度极限值为0.08mg （k =2），该标准砝码是新购置的,在一定时间内，经对同一被测砝码进行多次测量，得到一组测量值：20.000025、20.000016、20.000019、20.000027、20.000018、20.000021g 。则砝码不稳定性引起的不确定度： mg n m m f s u i inst 006.05 1093.11 )(5 2 =??=-?-?==-∑ 所以，上等级标准砝码的标准不确定度为： m g u k U m u inst r 040.0006.0208.0)(2 2 22 =+?? ? ??=+??? ??= 4.2 衡量过程的标准不确定度分量
拉伸试验结果的测量不确定度评定 1试验 检测方法 依据GB∕T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》进行试样的加工和试验. 环境条件 试验时室温为25℃,相对湿度为75%. 检测设备及量具 100kN电子拉力试验机，计量检定合格,示值误差为±1%；电子引伸计（精度级）；0～150㎜游标卡尺，精度0.02mm；50mm间距的标距定位极限偏差为±1%。 被测对象 圆形横截面比例试样，名义圆形横截面直径10 mm。 试验过程 根据GB∕T228-2002,在室温条件下，用游标卡尺测量试样圆形横截面直径，计算原始横截面积，采用电子拉力试验机完成试验，计算相应的规定非比例延伸强度、上屈服强度R eH、下屈服强度R eL、抗拉强度R m、断后伸长率A及断面收缩率Z。 2数学模型 拉伸试验过程中涉及到的考核指标，R eH，R eL，R m，A，Z的计算公式分别为 = ∕S0（1） R eH=F eH∕S0（2） R eL= F eL∕S0（3） R m=F m∕S0（4） A=（L U-L0）∕L0（5） Z=（S0-S）∕S0（6） 式中———规定非比例延伸力; F eH———上屈服力; F eL———下屈服力; F m———最大力; L U———断后标距; L0———原始标距; S0———原始横截面积; S u———断面最小横截面积。 3测量不确定度主要来源 试验在基本恒温的条件下进行,温度变化范围很小，可以忽略温度对试验带来的影响。 对于强度指标，不确定度主要分量可分为三类:试验力值不确定度分量、试样原始横截面积测量不确定度分量和强度计算结果修约引起的不确定度分量. 对于断后伸长率A, 不确定度主要分量包含输入量L0和L U的不确定度分量. 对于断面收缩率Z, 不确定度主要分量包含输入量S0和S u的不确定度分量. 4标准不确定度分量的评定 试验力值测量结果的标准不确定度分量 4.1.1试验机误差所引入的不确定度分量
钢卷尺测量不确定度评定报告 1测量方法及数学模型 1.1测量依据：依据JJG4-1999《钢卷尺检定规程》 钢卷尺的示值误差：△L=L a-L s+L a*αa*Δt-L s*αs*Δt 式中：L a——被检钢卷尺的长度； L s——标准钢卷尺的长度； αa——被检钢卷尺的膨胀系数； αs——标准钢卷尺的膨胀系数； Δt——被检钢卷尺和标准钢卷尺对参考温度20℃的偏离值。 由于L a-L s很小，则数学模型： △L= L a-L s +L s*△α*Δt 式中：△α——被检钢卷尺和标准钢卷尺的膨胀系数差 1.2方差及传播系数的确定 对以上数学模型各分量求偏导： 得出：c(L a)=1；c(L s)= -1+△α*Δt≈-1；c(△α)= L s*Δt；c(Δt)= L s*△α≈0 则：u c2 =u2(△L)=u2(L s)+ u2(L a) + (L s*Δt )2u2(△α) 2计算分量标准不确定度 2.1标准钢卷尺给出的不确定度u (L s) （1）由标准钢卷尺的测量不确定度给出的分量u (L s1) 根据规程JJG741—2005《标准钢卷尺》，标准钢卷尺的测量不确定度为： U=0.02mm其为正态分布，覆盖因子k=3，自由度v=∞,故其标准不确定度： u (L s1)= 0.02∕3 =0.007 （2）由年稳定度给出的不确定度分量u (L s2) 根据几年的观测，本钢卷尺年变动量不超过0.05mm，认为是均匀分布，则：L a≤5m：u (L s2)=0.05∕31/2 =0.029mm 估计u (L s2)的不可靠性为10%，则自由度v=1/2×(0.1)-2=50 (3)由拉力偏差给出的不确定度分量u (L s3) 由拉力引起的偏差为：△=L×103×△p/(9.8×E×F)
测量不确定度初学者指南如何表述测量答案举例说明不确定度的基本算法（六） 8．如何表述测量答案 表述测量答案是重要的，以便阅读者可以使用这个信息。要注意的主要事项有： ●测量结果要与不确定度值一起表述，例如"棍子长度为20cm±1cm"。 ●对包含因子和置信概率作说明。推荐的说法为："报告的不确定度是根据标准不确定度乘以包含因子k=2，提供的置信概率约为95%"。 ●不确定度是如何估计的（你可以参考有阐述此法的出版物，如UKAS出版物M3003）。9．举例--不确定度的基本算法 以下举的是一个简单的不确定度分析例子。例子太详细并不显示，不过这意思是说简单有清晰的例子足以说明方法了。首先是阐述测量和不确定度分析。其次吧不确定度分析表示在一张表格上（"填表模省?"或"不确定度汇总表"） 9．1测量--一根绳子有多长？ 假定你要仔细估计一根绳子的长度，按照6.2节所列步骤，过程如下。 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 例3计算一根绳子长度的不确定度 步骤一：确定你从你的测量中需要得到的是什么，为产生最终结果，要决定需要什么样 的实际测量和计算。你要测量长度而使卷尺。除了在卷尺上的实际长度读数外，你也许有必要考虑： ● 卷尺的可能误差 ◇卷尺是否需要修正或者是否有了表明其正确读数的校准 ◇那么校准的不确定度是多少？
◇卷尺易于拉长吗？ ◇可能因弯曲而使其缩短吗？从它校准以来，它会改变多少？ ◇分辨力是多少？即卷尺上得分度值是多少？（如mm） ● 由于被测对象的可能误差 ◇绳子伸直了吗？欠直还是过直？ ◇通常的温度或湿度（或任何其它因素）会影响其实际长度吗？ ◇绳的两端是界限清晰的，还是两端是破损的？ ● 由于测量过程和测量人员的可能误差 ◇绳的起始端玉娟尺的起始端你能对的有多齐？ ◇卷尺能放的与绳子完全平行吗？ ◇测量如何能重复？ ◇你还能想到其它问题吗？ 步骤2：实施所需要的测量。你实施并纪录你的长度测量。为了格外充分，你进行重复测量总计10次，每一次都重新对准卷尺（实际上也许并不十分合理）。让我们假设你计算的平均值为5.017米，估计的标准不确定度为0.0021m（即2.1mm）。 对于仔细测量你还可以记录： ◇你在什么时间测量的 ◇你是如何测的，如沿着地面还是竖直的，卷尺反向测量与否，以及你如何使卷尺对准绳子的其它详细情况 ◇你使用的是哪一个卷尺 ◇环境条件（如果你认为会影响你测量结果的那些条件） ◇其它可能相关的事项
不确定度评定过程及结果报告 1、测量方法 所用测量标准: E 2等级克组砝码标准装置及E 2等级毫克组砝码标准装置 被测对象：F 1等级克组砝码及F 1等级毫克组砝码 2、测量模型 2 ) ()())((21212.1t t r r a A B r t m m m m V V m m +-++ --+=ρρ 式中: 21,r r m m __________被检砝码的两次读数； 21,t t m m __________标准砝码的两次读数； t m _________被检砝码的质量； V A 、V B ________分别为标准砝码和被检砝码的体积； ρa _________实验室空气密度； ρ1.2_________约定标准空气密度。 3、不确定度来源 （1）对砝码的重复性测量引入的不确定度； （2）标准砝码引入的不确定度； （3）空气浮力修正引入的不确定度； （4）衡量仪器引入的不确定度。 4、标准不确定度分量的评定 （1） 对砝码的重复性测量引入的不确定度u cf : 在测量过程中天平的重复性可采用连续测量得到的测量数据来作为A 类评定方法计算标准不确定度。分别对500mg 、2g 、20g 砝码进行连续测量10次，分别测得的数据如下:
u cf (500mg)= 1 10 ) (2 - - ∑i i M M =0.0104mg u cf (2g)= 1 10 ) (2 - - ∑i i M M =0.015mg u cf (20g)= 1 10 ) (2 - - ∑i i M M =0.0114mg （2）标准砝码引入的不确定度分量u cr： 标准砝码的不确定度包括其质量的标准不确定度和其质量的不稳定性引入的不确定度。 标称值为500mg、2g、20g的E 2 等级标准砝码的最大允许误差MPE分别为：±0.025mg、±0.04mg、±0.08mg。检定规程中规定单个砝码的质量扩展不确定度（k=2）应不大于其最大允许误差绝对值的三分之一。 由于该套E 2 等级标准砝码为新构设备，其质量的不稳定性引入的不确定度依据规程中规定，相邻两个周期的检定结果之差不得超过该砝码最大允许误差的三分之一，按照均匀分布处理，包含因子k=3。因此由E2等级标准砝码校准引入的不确定度u cr分别为： 500mg： 2 2 2 2 3 3 025 .0 6 025 .0 3 3 3 2? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? = ?? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? = MPE MPE u cr ＝0.006mg； 2g： 2 2 2 2 3 3 04 .0 6 04 .0 3 3 3 2? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? = ?? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? = MPE MPE u cr ＝0.010mg； 20g： 2 2 2 2 3 3 08 .0 6 08 .0 3 3 3 2? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? = ?? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? = MPE MPE u cr ＝0.020mg 由于标准砝码的磁性经过首次检定，符合检定规程的要求，因此砝码磁性引入的不确定度分量忽略不计。 （3）空气浮力引入的不确定度分量u b 由于本实验室在北京，可不进行空气浮力修正。考虑其影响的极限情况，因此空气密度在 1.2kg/m3（1±10%）范围内。根据标准砝码首次检定证书可知标准砝码的材料密度接近8.0g/m3。标称值为500mg、2g、20g的E 2 等级标准砝码的体积f分别为：0.0625cm3、 0.25 cm3、2.5cm3。按照均匀分布计算，包含因子k=。空气浮力修正的不确定度u b按照下式计算：